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Forschung

Horizont-2020-Programm der EU: TU-Wissenschaftler koordinieren zwei Vorhaben

Freitag, 16. Januar 2015

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Gleich zweimal waren die Forscherinnen und Forscher der Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik beim renommierten Horizont-2020-Programm der EU erfolgreich: Mit den Projekten „SOMA“ (Soft Manipulation) und „Film265“ zählen die Konsortien, bestehend aus mehreren europäischen Partnern aus Forschung und Industrie, zu den wenigen Auserwählten, die vier Jahre gefördert werden. Beide Projekte werden an der TU Berlin koordiniert: SOMA von Prof. Dr. Oliver Brock, Leiter des Robotics and Biology Laboratory, und „Film265“ von Prof. Dr. Ben Juurlink, Leiter des Fachgebietes Architektur eingebetteter Systeme. „Horizont 2020“ umfasst ein Volumen von circa 80 Milliarden Euro. Ein Hauptaugenmerk gilt der Verknüpfung von Forschung und Anwendung.

 

Weiche Roboterhände – Das Projekt „SOMA“ geht radikal neue Wege in der Forschung

Die menschliche Hand ist ein einzigartiges Konstrukt. Wie sie Dinge greift – und wie sie dabei ihre Umwelt integriert, um problemlos an das gewünschte Objekt zu gelangen –, ist beeindruckend: Die Hand gleitet über die Tischplatte, um einen Schlüsselbund schneller griffbereit zu haben, und der Handballen dient als Stütze beim Kartoffelschneiden. Das Umblättern einer Buchseite, das Öffnen des Drehverschlusses einer Flasche, ein Zeigefinger, der zum improvisierten Schuhlöffel wird – all dies sind Bewegungen, die der Mensch mit seiner Hand tagtäglich mit einer enormen Effizienz und Geschicklichkeit ausführt, meist ohne darüber nachzudenken.

Diese Bewegungen haben die „SOMA“-Forscher bereits in der Vergangenheit genauer untersucht. „SOMA“ – das ist die Abkürzung für Soft Manipulation: Neuartige Robot(er)-Systeme sollen auf eine Weise mit ihrer Umwelt interagieren, die an den menschlichen Umgang mit Alltagsgegenständen angelehnt ist.

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung weicher Roboterhände, die ihre Umwelt in ihre Aktionen und Greifbewegungen einbeziehen. Durch die weiche Oberfläche der Hände, die aus Silikon hergestellt werden, ergeben sich ganz neue Möglichkeiten: Objekte können aufgegriffen werden, ohne Schäden wie Druckstellen oder Kratzer zu hinterlassen, und die Hand kann viel flexibler eingesetzt werden. Im Hintergrund arbeiten Computerprogramme, die dafür sorgen, dass die Umwelt nicht länger als Hindernis empfunden wird, sondern als Mittel, schneller und leichter zum Ziel zu kommen. Ganz so, wie Menschen das auch tun. Diese Herangehensweise stellt eine radikale Neuausrichtung auf diesem Forschungsgebiet dar. Bisher wurden hauptsächlich Roboterhände aus Metall hergestellt, die Tausende Euro kosten und mit Hilfe komplexer Algorithmen nach harten Gegenständen greifen. Die Herstellungskosten der weichen Hände liegen bei circa 300 bis 400 Euro und damit deutlich unter denen für Roboterhände aus Metall.

Um die weichen Hände, die an der TU Berlin und an der Universität Pisa gebaut werden, auf ihre Anwendbarkeit testen zu können, bestehen Kooperationen mit Industriepartnern. So wird in einem realen industriellen Umfeld untersucht, ob „SOMA“ hält, was es verspricht. Mögliche Einsatzbereiche liegen in der Industrie und im Service.

Außerdem stellen die Forscher aus Berlin und Pisa ihren Partnern Prototypen der weichen Hände für Experimente zur Verfügung. Durch diesen Austausch werden Erfahrungen gesammelt, die die nächste Generation von Roboterhänden entscheidend voranbringen können.

Zu den Partnern im Projekt gehören neben der Universität Pisa das Italian Institute of Technology (IIT) in Genua, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in München, das Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) sowie die beiden industriellen Partner Ocado, ein britischer Online-Supermarkt, und Disney Research in Zürich. An die TU Berlin fließen fast 1,7 Millionen Euro.

 

Effiziente Software für den Einsatz in Cannes – Forscher machen das zeitaufwendige Komprimieren von Filmen schnell

Um ein so großes und renommiertes Filmfestival wie das in Cannes durchzuführen, werden die Filme mittels Internet verteilt. Das bedeutet jedoch, dass unvorstellbare Datenmengen im Netz hochgeladen werden müssen. Allein 18 Spielfilme konkurrierten im Jahr 2014 um die Goldene Palme.

Jeder, der sich beispielsweise über You- Tube schon einmal ein Video angesehen hat, kennt das Problem: Die Datenübertragung ruckelt oder sie wird abgebrochen. Dabei haben Videos auf YouTube normalerweise eine relativ geringe Auflösung; Filme in Kinoqualität mit viel höherer Auflösung benötigen daher auch eine viel höhere Bandbreite.

Um das Datenvolumen handhabbar zu halten, müssen die Filme komprimiert werden. Nun gibt es ein neues Verfahren, H.265 oder High Efficiency Video Coding (HEVC) genannt. Es kann die Kompressionsrate bei gleichbleibender Qualität gegenüber seinem Vorgänger H.264/MPEG-4 AVC, das unter anderem auf Blu-rays zum Einsatz kommt, verdoppeln. Eine riesige Herausforderung des neuen Standards liegt jedoch in der Laufzeit des Verfahrens. Ohne Optimierungen würde das Kodieren eines einzigen Filmabschnitts Stunden dauern. Eine brauchbare Lösung wäre das nicht.

Das Fachgebiet Architektur eingebetteter Systeme unter der Leitung von Prof. Dr. Ben Juurlink ist sehr weit fortgeschritten bei der effizienten Implementierung von H.265. „Unsere Stärke ist, dass wir die interne Organisation der Rechner bis ins Detail kennen“, sagt Ben Juurlink. „Dadurch sind wir imstande, höchst effiziente Software zu entwickeln; Software, die die Fähigkeiten der Rechner völlig ausschöpft.“ Seine Forschungen werden mit knapp 390 000 Euro gefördert.

Ziel des „Film265“-Projektes ist es, die Effizienz der Software auf einen Stand zu bringen, der einen Einsatz bei Filmfestspielen wie denen von Cannes ermöglicht. Eine Gruppe internationaler Wissenschaftler wird am Fachgebiet Architektur eingebetteter Systeme dazu forschen. Das Team arbeitet mit Marché du Film, einem der größten Filmmärkte der Welt. Er organisiert das Filmfestival in Cannes und betreibt mit Cinando die größte professionelle Datenbank der Filmindustrie. Weitere Partner sind die Firma Reelport aus Köln und die dänische Firma LevelK.

tui "TU intern" Januar 2015

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